在轨服务航天器对失控航天器参数估计算法研究

为获取空间失控航天器运行参数,采用单目视觉在服务航天器上进行在轨参数估计.对于非合作目标航天器以其外形特征直线为观测对象,采用对偶四元数描述相对位置和姿态,建屯视觉相机观测模型和目标器相对运动模型,并以这些模型为基础,以位置、姿态及惯量比为估计变量,推导适合IEKF形式的系统状态方程和观测方程.IEKF虑波在虑波周期内能够对状态更新信息进行多次迭代,进而减少了观测方程线性化引起的误差,确保了整个虑波估计的收敛稳定.最后进行了相关算法的数学仿真,仿真结果表明采用文中设计的虑波算法能够实现相应参数的在轨估计.     

雷达导引头倒置接收和调频噪声对消

为减小连续波、间断半连续波半主动雷达导引头制导系统中照射器和导引头固体本振的近载频噪声，采用倒置接收系统复现时廷极小的照射器调频噪声（相位噪声），直波锁相接收机本振信号与回波泄漏信号进行混频对消可明显降低中频相位噪声。分析结果表明，倒置接收可改善导引头泄漏下能见度（SFV）。     

多目标探测与捕获：一种统一的方法

假设采用多目标跟踪器跟踪处于强杂波环境中的暗弱目标，在《杂波中暗弱目标的捕获》一文中，Oilver Drummond指出，对于这样的跟踪器，目标捕获（即，确定在含有持续的象素中是否存在目标）是两个截然不同的问题。具体地说，目标捕获要求有两个接收机工作特性（ROC）曲线，而目标只要求有一个。在以往有关这一主题的会议和其它会议上发表的论文以及《数据融合的数学方法》一书中，我们已经介绍了“有限集统计法”（FISST），它直接将常规的单传感器、单目标统计推广到多目标领域。在本文我们说明了怎样通过FISST使探测和捕获统一在一个相似的决策理论框架下。其基本构想是采用一个统一的具有杂波模型的Bayesian单目标跟踪器，而不是一个多目标跟踪器。与常规的探测问题相类似（即，在“只有噪声”和“目标＋噪声”的假设之间作出判断），捕获问题化为常规的判决问题（即，在“只有杂波”和“目标＋杂波”的假设之间作出判断）。此外， 我们还说明了对于这一类广义探测问题应怎样来确定“捕获ROC曲线”。     

X-K波段全倒置直波锁相环相位噪声特性分析与测试

给出了X-K波段全倒置半主动雷达导引头直波锁相接收机的相位噪声模型,导出了实用低增益二阶环的传递函数H_r(s)和误差传递函数H_(er)(s),讨论了实际附加低通滤波器和中频滤波器对环路传输特性的影响,并对连续波锁相接收机的相位噪声特性进行了分析.给出了X和K波段连续波锁相接收机相位噪声特性的一些测试结果.基于分析与测试,给出了兼顾两种最佳条件下直波锁相接收机相位噪声的设计与选择的方法.     

雷达低空测向环境中的直达波DOA估计算法

基于低空测角模型,提出了一种基于四阶累积量的直达波方位估计算法。该算法首先采用Pro—VESPA算法估计出广义方向矩阵,再利用目标直达波信号和多径信号之间的仰角几何关系,不需已知多径信号的相干系数,对广义方向矩阵函数一维搜索就可直接精确获得直达波方位,算法适用于高斯白噪声或色噪声环境,具有较好的鲁棒性。计算机仿真验证了该算法的有效性。     

月球卫星的自主轨道确定

分别利用紫外三轴姿态敏感器测出的月心方向和测距仪测出的月心距作为观测量,采用推广卡尔曼滤波方法实时确定出月球卫星环月期间的轨道,考虑到月球卫星在环月期间太阳对月球光照条件的限制,提出分段虑波策略,并给出了仿真分析.     

航天器最终逼近段的相对导航研究与半实物仿真验证

针对两个航天器的最终逼近,对采用光学成像敏感器进行测量的相对导航算法进行了研究.结合航天器相对运动的动力学模型和光学成像敏感器的测量模型,在分析系统噪声和测量噪声的基础上提出一种基于线性卡尔曼滤波的相对导航算法.在滤波器具体设计过程中,对由于星体姿态和安装引起的测量偏差进行了补偿,并在考虑光学测量敏感器测量时延的情况下对相对导航算法进行了改进.最后进行了光学敏感器在回路中的实时仿真,仿真结果验证了相对导航算法的有效性和合理性.     

具有有色观测噪声和未知模型参数的自适应状态估计器

本文针对具有有色观测噪声和未知模型参数的状态估计问题，基于ＡＲＭＡ新息模型的在线辨识，输出多步推预报和白噪声滤波器，提出了一种新颖的自适应状态估计器。方法简单，且具有渐近最优性。仿真结果说明了瓣方法的有效性。     

基于斩波技术的静电悬浮加速度计驱动电路噪声抑制方法研究

静电悬浮加速度计驱动电路作为整机噪声的主要来源之一，其低频噪声性能直接决定静电悬浮加速度计整机分辨率。为满足静电悬浮加速度计驱动电路超低测量频带内（1mHz~1Hz）噪声均低于5×10-5V/Hz1/2要求，依据斩波稳定技术对于低频噪声的抑制作用，设计了基于斩波稳定技术的静电悬浮加速度计驱动电路。对实际电路进行测量，利用静电悬浮加速度计噪声曲线拟合测量结果。结果表明，经斩波后驱动电路低频噪声转折频率与低频噪声均下降一个数量级，在测量频带内电路噪声均低于2×10-5V/Hz1/2，满足了设计指标要求。     

一种机动目标无源定位的新方法

目前对仅用测角信息的单站无源定位问题的研究，主要是基于固定辐射源目标以及匀速直线运动的辐射源目标，而在实际应用中目标常常是机动的。由此，提出了一种可调白噪声UKF方法。该方法在机动目标跟踪中使用可调白噪声模型方法，它不需要假定目标的机动加速度模型，而是通过检测跟踪滤波器归一化新息平方来调整过程噪声，从而实时地修正估计结果。同时算法对量测模型非线性问题采用UKF予以解决，不仅能克服EKF中引入的较大线性化误差对机动目标跟踪算法性能的影响，而且算法实现简单。最后将该算法与三种机动目标被跟踪算法相比较，仿真结果验证了提出算法的优越性。     

机动时间常数未知目标的拦截方法研究

由于目标机动时间常数会对拦截导弹的性能产生重要的影响,且一般基于目标机动动态考虑的制导律都假设这一常数是已知的,在实际的拦截情形中并不合理.针对这两点,本文采用成型滤波器表示目标的随机机动策略,对原系统的状态进行扩展,并利用扩展后的系统构建多模型自适应估计器的成员滤波器,以实现对于目标机动时间常数的在线估计.仿真结果表...     

非线性PD型比例导引鲁棒性研究

为研究存在视线角速度测量噪声时非线性比例微分(PD)型比例制导方案的鲁棒性,以近距大离轴角发射和目标大机动为拦截条件,对四种视线角速度测量噪声方差进行蒙特卡罗仿真模拟。结果表明,非线性PD型比例制导方案抗视线角速度测量噪声的鲁棒性强,对机动目标拦截制导精度高,是一种具工程应用价值的高精度末制导方案。     

一种新的非线性干涉SAR噪声抑制方法

现有的常用于干涉SAR相位图噪声抑制的非线性滤波法主要有模糊中值滤波和模数滤波，这两种方法都会引起比较大的图像边缘模糊，从而降低后续处理的精度。邻域平均法是一种非常经典的图像降噪方法，它具有较好的边缘保持特性。论文结合干涉SAR相位图的特性，改进了邻域平均法的邻域甲均值计算公式，有选择地利用邻域平均值代替当前像素点的值，提出了一种适用于干涉SAR相位图降噪的新的非线性滤波方法一条件邻域平均法，它具有更好的边缘保持特性。在理论分析和比较条件邻域平均法与模糊中值滤波和模数滤波方法的基础上，采用ERS1／2干涉SAR数据对论文提出的方法和所作的分析进行了验证。     

图像信息反馈的目标航天器跟踪控制方法

定义目标航天器图像形心与像平面中心为跟踪误差,并将该像平面误差直接引入跟踪控制闭环,提出一种增益切换的目标航天器跟踪PD控制律,在由推力器开关控制特性定义开关函数的基础上,给出PD控制器增益切换策略。由于直接使用目标航天器在像平面中的视觉特征误差量,避免了视觉相机内参数标定和目标航天器位姿信息求解等过程,简化了服务航天器的系统配置,同时控制器增益切换实现对测量误差、推力器偏差、转动惯量偏差以及干扰力矩等多种不确定性因素进行补偿,提高了跟踪控制系统稳定性及抗干扰性能。最后,基于Lyapunov稳定性理论给出控制器参数估算方法,并理论分析了增益切换PD控制律的收敛性,数学仿真表明该控制律能够对复杂机动目标以及考虑多种不确定性因素等情况进行快速跟踪,校验了视觉跟踪控制策略的有效性及对多类型不确定性的鲁棒性。     

基于时频分析的ISAR成像

传统的逆合成孔径雷达(ISAR)成像算法用傅里叶变换进行频谱分析,会导致对机动目标的成像模糊.应用短时傅立叶变换(STFT)、魏格纳分布(WVD)、平滑伪魏格纳分布(SPWVD)等几种时频分析方法对机动目标进行瞬时成像,仿真和实验结果表明,应用该方法能得到清晰的目标的距离-瞬时多普勒像.     

雷达对再入机动目标跟踪算法研究

采用广义Ｋａｌｍａｎ滤波方法，通过在北天东雷达直角坐标系内建立相应的再入目标状态及雷达观测方程，再入目标的机动特性用一阶高斯马尔科夫过程描述，并增广到状态方程组之中，根据获得的带有测量误差的雷达测量信息对再入机动目标弹道进行估计，得到了满意的结果。     

一种基于机动辨识预测的空空导弹导引律

现有的空空导弹导引头在有噪声和干扰的环境下获得目标精确信息存在时间延迟,且新一代目标的机动能力更强,不对导弹加以补偿会造成较大脱靶量,所以需对目标状态有效预测。针对新一代目标规避空空导弹常用的大机动模式,为满足新一代空空导弹发展需求,设计了一种新型复合导引律。从目标自身出发,研究高机动目标规避导弹采用的典型机动形式,对机动轨迹进行离线建模,构建具有扩展能力的目标机动模型库。设计自适应滤波器对测量噪声进行降噪。同时,利用模型库设计了机动辨识预测器,对目标实际机动进行在线辨识。基于在线辨识的结果对目标机动进行预测,并对时间延迟进行补偿和修正,实现对高机动目标的精确打击。仿真结果表明:该方法对不同类型的机动目标均有较高的预测精度和命中精度。     

拦截大气层内机动目标的自适应积分滑模制导律

针对大气层内机动目标拦截的末制导问题，提出了一种自适应积分滑模制导律。基于抑制弹目视线旋转的原则，设计了一种视线转率收敛速率可调的跟踪剖面，选取跟踪误差与其积分为状态变量，采用状态有限时间收敛的积分滑模面与快速趋近律推导得到了积分滑模制导律。为了处理未知的目标机动项，提出了一种自适应算法，对目标机动项上界的平方进行估计，构成了自适应积分滑模制导律，并证明了其有限时间收敛的特性，给出了各状态变量的收敛域。最后，将制导律转换成适用于大气层内拦截的形式。仿真结果表明，所提制导律能够精确拦截机动目标，剖面跟踪误差收敛速度快，过载分布均匀，能量消耗少，并具有良好的噪声特性，易于工程实现。     

临近空间高超声速滑翔弹双通道跟踪算法

为了提高临近空间高超声速滑翔目标的跟踪精度，提出了一种双通道并行跟踪算法。首先对比分析了目标的弹道轨迹，目标角度域参数相比位置域参数存在更显著的变化规律，为了在雷达测量直角坐标系下跟踪，采用倾角和方位角代替航迹倾角和航向角，将倾角变化率和方位角变化率描述成零均值正弦自相关随机过程，分别建立了纵向通道和横向通道的角度域模型。然后将目标轨迹分解到纵向观测平面和横向观测平面，通过量测数据预处理、双通道并行滤波、输出状态合并，实现目标的三维跟踪。最后通过仿真实验设置了算法中两个通道的机动模型的参数，分析了过程噪声对跟踪精度的影响，仿真结果表明，与现有的临近空间高超声速目标跟踪算法相比，该算法具有较高的跟踪精度。